Question

（2013•桂平市二模）为了将放置在水平地面上重G=100N的重物提升到高处．小明同学设计了图甲所示的滑轮组装置．当小明

Answer 1

（1）从丙图可知，物体在2～3s内做匀速直线运动，由图乙可知此时的拉力F₃=40N，

根据F=[1/n]（G_物+G_动）可得：

G_动=nF₃-G_物=3×40N-100N=20N，

在0～1s内，拉力F₁=30N，把动滑轮和重物看成整体，则这个整体受到向下的重力、向上的支持力以及三根绳向上的拉力作用处于静止状态，

∴F_支+3F₁=G+G_动，

地面对物体的支持力：

F_支=G+G_动-3F₁=100N+20N-3×30N=30N，

根据力的作用是相互的，重物对地面的压力：

F_压=F_支=30N，

对地面的压强：

p=

F压

S=[30N

5×10−2m2=600Pa；

（2）在1～2s内，拉力F₂=50N，重物上升高度h₂=1.25m

拉力F的作用点下降的距离s₂=3h₂=3×1.25m=3.75m，

拉力做的功：

W=F₂s₂=50N×3.75m=187.5J；

（3）由图可知在2～3s内，重物做匀速运动，v₃=2.50m/s，拉力F₃=40N，

∵从动滑轮上直接引出的绳子股数（承担物重的绳子股数）n=3，

∴拉力F的作用点下降的速度v₃′=3v₃=3×2.50m/s=7.5m/s，

拉力做功功率（总功率）：

P_总=

W总/t]=

F3s3

t=F₃v₃′=40N×7.5m/s=300W；

滑轮组的机械效率：

η=

W有

W总×100%=

Gh3

F33h3×100%=[100N/40N×3]×100%≈83.33%．

答：（1）在0～1s内，重物对地面的压强为600Pa；

（2）在1～2s内，拉力F做的功为187.5J；

（3）在2～3s内，拉力F的功率为300W，滑轮组的机械效率约为83.3%．